Author Topic: L'ennesima discussione sul confinamento  (Read 3900 times)

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Massimo.T

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L'ennesima discussione sul confinamento
« on: 21 August , 2012, 19:18:42 PM »
Parliamo di confinamento. Partiamo prescindendo dal discorso sismico.

Il tema s'incentra nel calcolo di sigma2. In particolare si vuol comprendere se <<

nel calcolo di sigma2 si deve o non si deve tener conto delle staffe inserite per il taglio?

>>

A mio avviso le staffe di confinamento non devono essere quelle del taglio e viceversa (o meglio, i due contributi sono da considerarsi separati e quindi da sommarsi alla fine per determinare quante staffe mettere)

Questo perchè l'EC2 dice che:
Il confinamento può essere generato da staffe [...] che raggiungono la condizione plastica a causa della dilatazione laterale del calcestruzzo

{"può" poichè come ben si sà il confinamento può essere generato dalla presenza di elementi strutturali come ad esempio una soletta sul fianco di una trave..}

ben differente dalla plasticizzazione derivante dall'impiego della staffa stessa nello schema a traliccio per la resistenza a taglio dell'elemento strutturale.

esemplificando: fissando quindi un passo staffe conseguente al taglio di 15cm e un passo staffe "scelto" di 5cm, il passo staffe di confinamento è di 7,5cm (in 15cm quindi ogni 3 staffe, una serve al taglio. Quindi il passo è di 15/(3-1)=7,5cm), non 5! Conseguentemente il confinamento è inferiore ma lo snervamento delle staffe a taglio è stato interamente considerato.

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Trovo non corretto interpretare quella frase dell'ec2 in questo modo:
Il confinamento può essere generato da staffe [...] che raggiungono la condizione plastica a causa della dilatazione laterale del calcestruzzo
ossia considerare la staffa come elemento generatore di confinamento qualora si snervi per motivi non correlati al fenomeno della dilatazione laterale.

in parole povere ritengo che l'azione confinante sia tanto migliore quanto più l'elemento che impedisce lo "spanciamento" risulta essere forte.
se inserisco una staffa in un cubetto di cls e lo sottopongo a prova di compressione esso resisterà di più poichè esso quando tenderà a spanciarsi avrà un elemento che impedirà l'effetto e ciò si rifletterà in una maggior resistenza a compressione. se però sottraggo una quota di resistenza a quella staffa in quanto serve a qualcos'altro (...) e fittiziamente la sostituisco con una staffa di stagno, allora non posso aspettarmi la stessa resistenza a compressione del cubetto!

Offline g.iaria

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Re:L'ennesima discussione sul confinamento
« Reply #1 on: 22 August , 2012, 11:42:30 AM »
La questione sollevata ha un suo perchè, e tuttavia sui testi non viene mai presa in considerazione ed affrontata.
Lungi da me dare una risposta esaustiva ad un argomento così complesso ed incerto, mi limito ad aggiungere le seguenti considerazioni:
1. I modelli di confinamento attuali prendono spunto da quelli originali degli anni '80 di Sheikh-Uzumeri e di Mander, i quali erano modelli nati e calibrati sulla base di esperimenti su colonne caricate assialmente (ergo sezione interamente compressa ed assenza di taglio).
2. Nel modello resistente a traliccio non c'è traccia dell'effetto e dell'efficacia del confinamento dei puntoni d'anima di cls sulla resistenza al taglio dell'elemento strutturale, anzi per di più la resistenza a compressione del cls viene ridotta in quanto il cls viene considerato fessurato diagonalmente.
3. Riprendendo quanto indicato al punto 1, per le sezioni parzializzate per flessione, l'effetto e l'efficacia del confinamento è ben diverso da quello di una colonna caricata assialmente, e questo perchè la distribuzione delle deformazioni longitudinali e di conseguenza di quelle trasversali, non è più uniforme, ma è tale da raggiungere il massimo solo in prossimità del lembo compresso.
4. Non è sufficiente che il cls sia "avvolto" da staffe trasversali perchè esso si comporti effettivamente secondo un modello confinato che ne incrementa resistenza e duttilità. Questo diverso comportamento si mobiliterà solo dopo che il cls è stato sollecitato assialmente con tensioni prossime alla resistenza massima fc, le quali formano fenditure longitudinali che danno vita allo spanciamento laterale e quindi al confinamento (in questa fase il coefficiente di Poisson passa infatti da circa 0.2 a circa 0.4). Per tensioni molto al di sotto di fc, il cls si comporta secondo un modello di comportamento non confinato, anche se è avvolto da una moltitudine di staffe.
5. Alla luce di quanto detto nei punti 3 e 4, considerando il nucleo residuo resistente di cls di una sezione inflessa che ha già subito l'espulsione del copriferro, intendendo per nucleo residuo compresso la porzione di sezione compressa delimitata dal baricentro delle staffe e dall'asse neutro, è difficile dire quanto è estesa quella porzione perimetrale del nucleo residuo compresso che nella realtà si comporta secondo un modello confinato, perchè è difficile dire quanto le fessure longitudinali che si innescano sulla periferia del nucleo si insinuano verso l'interno della sezione che è fondamentalmente più integro in quanto meno sollecitato assialmente.
6. In merito al punto 5, la letteratura tecnica suggerisce in questi casi di trattare il fenomeno in maniera semplificata, considerando una ulteriore riduzione del coefficiente di efficacia trascversale del confinamento, considerando confinata la sola zona delimitata dagli archi di parabola appartenenti alla sola porzione compressa.
« Last Edit: 22 August , 2012, 11:45:01 AM by g.iaria »
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Freeman Dyson

Massimo.T

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Re:L'ennesima discussione sul confinamento
« Reply #2 on: 22 August , 2012, 14:06:42 PM »
concordo con i tuoi punti.

quindi immagino che tu sostenga la tesi secondo la quale è opportuno decurtare le staffe per assorbire il taglio (e torsione e carichi appesi) per gestire il calcolo del confinamento?

Offline g.iaria

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Re:L'ennesima discussione sul confinamento
« Reply #3 on: 22 August , 2012, 19:17:07 PM »
quindi immagino che tu sostenga la tesi secondo la quale è opportuno decurtare le staffe per assorbire il taglio (e torsione e carichi appesi) per gestire il calcolo del confinamento?
Io volevo dire che i modelli non riescono mai a riprodurre fedelmente la realtà.
Come ho detto, sulla questione non sono in grado e non ho i mezzi per dare un'opinione "tout court", tuttavia, sebbene mi sembri un aspetto interessante, che io sappia non è mai stato preso in considerazione nei molteplici studi e sperimentazioni ad oggi eseguiti, e quindi non ve n'è traccia nella letteratura tecnica, e non ci sono indicazioni e/o prescrizioni nei codici normativi.
Questa considerazione mi fa propendere per l'opinione che i due fenomeni (taglio e deformazione trasversale) siano nella realtà in grado di coesistere, e pertanto nel calcolo del confinamento trasversale esercitato dalle staffe non sia necessario operare alcuna decurtazione delle staffe impegnate a taglio e torsione.
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Massimo.T

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Re:L'ennesima discussione sul confinamento
« Reply #4 on: 23 August , 2012, 08:59:30 AM »
Però vale il sacrosanto principio di sovrapposizione degli effetti!
supponendo d'avere una trave con carichi appesi, proporresti di non decurtare tale sforzo a quello delle staffe prima della valutazione del traliccio del taglio?

questa cosa scontata non vale per il confinamento?
eppure anch'esse "coesistono".

Sono convinto anch'io che la quota di staffe strettamente necessaria per il taglio sia normalmente inferiore a quella per il confinamento. Come affermare che 10 + 1 fa circa 10 anzichè dire che fa 11.

Offline g.iaria

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Re:L'ennesima discussione sul confinamento
« Reply #5 on: 23 August , 2012, 10:06:46 AM »
Però vale il sacrosanto principio di sovrapposizione degli effetti!
supponendo d'avere una trave con carichi appesi, proporresti di non decurtare tale sforzo a quello delle staffe prima della valutazione del traliccio del taglio?

questa cosa scontata non vale per il confinamento?
eppure anch'esse "coesistono".

Sono convinto anch'io che la quota di staffe strettamente necessaria per il taglio sia normalmente inferiore a quella per il confinamento. Come affermare che 10 + 1 fa circa 10 anzichè dire che fa 11.
Il problema è che  questa decurtazione sarebbe troppo penalizzante per gli edifici esistenti, quasi sempre carenti in staffatura a taglio e che quindi comporterebbe il totale annullamento delle ipotetiche "staffe residue" deputate al confinamento.
Potrei sbagliarmi, ma questa decurtazione non è mai stata segnalata nella letteratura tecnica e nelle sperimentazioni di travi e colonne sollecitate a flessione e pressoflessione ciclica.
Un aspetto che invece mi sembra di aver letto sul Priestley è il degrado ciclico della resistenza a taglio, che causa in alcuni casi una rottura "duttile a taglio", ossia una rottura per taglio dopo molti cicli di flessione i quali degradando progressivamente il meccanismo resistente a taglio ne inducono ad un certo punto la rottura a causa della generale disgregazione del cls (per fessurazione diagonale del cls d'anima e per fessurazione verticale dei correnti compressi a causa dell'inversione del momento) e delle deformazioni plastiche delle barre longitudinali (minor effetto spinotto).
 
« Last Edit: 23 August , 2012, 10:16:27 AM by g.iaria »
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Renato

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Re:L'ennesima discussione sul confinamento
« Reply #6 on: 23 August , 2012, 18:54:56 PM »
L'osservazione di Massimo è in linea di principio giusta ma, come osserva Iaria, l'assenza di espliciti riferimenti nelle varie norme induce a ritenere che il rispetto delle armature minime a taglio e confinamento (dettagli costruttivi) basti a garantire contemporaneamente resist. a taglio e duttilità.
Nel calcolo de nuovi edifici col fattore q il rispetto della gerarchia delle resistenze porta ad elevare moltissimo la resistenza a taglio per cui la duttilità a pressoflessione è garantita molto prima che il taglio agente raggiunga il valore limite della sua resistenza (cioè il taglio di progetto è sempre superiore a quello effettivamente presente durante lo spostamento in fase di snervamento per presso flessione).
Ciò non si verifica nell'analisi pushover in cui il taglio di progetto non è amplificato: in questo caso se si effettuano rinforzi nei pilastri con staffe (o FRP o nastri in acciaio) per migliorare il confinamento (dutilità) detti rinforzi (a mio avviso) dovrebbero essere additivi rispetto a quelli necessari per assicurare la sola resistenza a taglio (nel caso in cui le vecchie staffe da sole non fossero sufficienti a taglio).   

Massimo.T

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Re:L'ennesima discussione sul confinamento
« Reply #7 on: 24 August , 2012, 08:59:27 AM »
forse qualche sorpresa la si può ottenere affrontando il discorso da un punto di vista energetico.

Offline g.iaria

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Re:L'ennesima discussione sul confinamento
« Reply #8 on: 24 August , 2012, 19:14:13 PM »
forse qualche sorpresa la si può ottenere affrontando il discorso da un punto di vista energetico.
Un approccio purtroppo impraticabile quando c'è di mezzo il taglio, dato che le deformazioni indotte nel meccanismo resistente a traliccio sono indeterminate.
Aggiungo che nelle incamiciature in c.a. dei pilastri il confinamento viene fornito dalle sole staffe della camicia, che servono anche a portare il taglio, senza decurtazione.
Le staffe del pilastro esistente vengono trascurate sia ai fini del taglio sia ai fini del confinamento.
« Last Edit: 24 August , 2012, 19:32:25 PM by g.iaria »
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